33 Contoh:
Tentukan jumlah partikel dari : a. 3 mol asam asetat
b.
0,1 mol ion Na
+
Pembahasan : 1
Jumlah partikel CH
3
COOH = mol CH
3
COOH x 6,02.10
23
= 3 x 6,02.10
23
= 18,06 . 10
23
molekul 2
Jumlah partikel Na
+
= mol Na
+
x 6,02.10
23
= 0,1 x 6,02 .10
23
= 0,602. 10
23
ion Na
+
2.4 Hubungan mol dengan koefisien reaksi
Dengan mengetahui koefisien reaksi, maka jumlah mol suatu zat dalam persamaan reaksi dapat diketahui dan dapat digunakan untuk menentukan massa
zat yang diperlukan dalam suatu reaksi. Untuk menentukan jumlah mol suatu zat
dapat digunakan rumus berikut:
Berikut bagan hubungan antara massa, jumlah partikel, mol, massa molar, dan volum molar zat Konversi Konsep Mol:
Dapat dijelaskan hubungan mo, jumlah partikel, massa, dan volume:
: ArMr x 6,02. 10
23
x ArMr : 6,02. 10
23
Massa Mol
Volume STP
Jumlah Partikel
Koefesien zat A Jumlah mol zat A =
x jumlah mol zat B Koefesien zat B
34
2.5 Ekivalen
Pada umumnya kita menyelesaikan soal-soal ilmu kimia perlu menuliskan persamaan reaksi yang lengkap. Dalam beberapa hal untuk menyelesaikan
perhitungan kimia, ada yang tidak perlu menuliskan persamaan reaksi yang lengkap, tetapi kita dapat menggunakan suatu besaran yang disebut ekivalen.
2.5.1 Macam-macam ekivalen dalam perhitungan kimia
a. Ekivalen Unsur dan Ekivalen Senyawa Massa ekivalen adalah perbandingan antara massa atom relatif atau massa
molekul relatif suatu unsur atau senyawa dibagi dengan jumlah elektron yang diterima atau dilepaskan oleh setiap mol unsur atau senyawa tersebut.
Massa ekivalen dirumuskan: Massa Ekivalen =
A X
e
Massa Ekivalen =
A e X
e
Massa gram ekivalen grek adalah perbandingan antara massa zat dalam gram dibagi dengan massa ekivalen zat itu. Dirumuskan:
b. Ekivalen Ion dan Senyawa Ion Massa ekivalen ion adalah massa ion yang tepat bersenyawa dengan Ar gram
ion tersebut. Jumlah ekivalen ion adalah angka kelipatan massa suatu ion dibanding massa ekivalennya.
Massa ekivalen senyawa ion adalah massa satu ekivalen senyawa itu atau jumlah sederhana dari massa ekivalen ion-ion penyusunnya berlaku untuk senyawa
“biner”. Satu ekivalen suatu senyawa ion adalah sejumlah senyawa yang mengandung
satu ekivalen ion yang menyusun senyawa tersebut. c. Ekivalen Asam Basa
Massa ekivalen asambasa adalah massa asambasa itu yang mengandung satu mol ion H
+
atau ion OH
-
. Jumlah ekivalen asambasa adalah jumlah mol ion H
+
atau OH
-
yang terkandung dalam asambasa tersebut. massa zat gram
Massa gram ekivalen grek = ekivalen zat
35 Satu ekivalen asam yaitu sejumlah asam yang dapat menghasilkan 1 mol ion
hidrogen H
+
.Satu ekivalen basa, yaitu sejumlah basa yang dapat menghasilkan 1 mol ion hidroksida ion
OHˉ. Contoh:
Hitung berat satu ekivalen H
3
PO
4
dalam reaksi di bawah ini 1 H
3
PO
4
+ NaOH → NaH
2
PO
4
+ H
2
O 2 H
3
PO
4
+ 2NaOH → Na
2
HPO
4
+ 2H
2
O 3 H
3
PO
4
+ 3NaOH → Na
3
PO
4
+ 3H
2
O Jawab :
1 1 mol H
3
PO
4
menghasilkan 1 mol H
+
Satu ekivalen H
3
PO
4
= 1 mol H
3
PO
4
= 97,995 gram 2 1 mol H
3
PO
4
menghasilkan 2 mol H
+
Satu ekivalen H
3
PO
4
= ½ mol H
3
PO
4
= ½ x 97,995 gram = 48,998 gram 3 1 mol H
3
PO
4
menghasilkan 3 mol H
+
Satu ekivalen H
3
PO
4
= 13 mol H
3
PO
4
= 13 x 97,995 gram = 32,665 gram d. Ekivalen Redoks
Satu ekivalen oksidator zat pengoksidasi adalah sejumlah zat yang dapat menerima satu mol elektron 6,02 x 10
²³
elektron. Satu ekivalen reduktor zat pereduksi adalah sejumlah zat yang dapat
memberikan satu mol elektron. Dalam reaksi redoks:
Jumlah elektron yang diterima = jumlah elektron yang dilepaskan Jumlah ekivalen oksidator = jumlah ekivalen reduktor
Massa berat ekivalen oksidator = massa satu mol oksidator dibagi dengan jumlah mol elektron yang diterima massa satu mol olsidator dinagi dengan jumlah
bertambahnya bilangan oksidasi. Massa berat ekivalen reduktor = massa satu mol reduktor dibagi dengan jumlah
mol elektron yang dilepaskan massa satu mol reduktor dibagi dengan jumlah bertambahnya bilangan oksidasi.
Contoh : Jika unsur Fe dioksidasikan menjadi FeO, Hitung berat satu ekivalen Fe
Jawab: Bilangan oksidasi Fe berubah dari 0 menjadi +2.
36 Setiap mol Fe melepaskan 2 mol elektron, 1 mol Fe = 2 ekivalen.
Berat 1 mol Fe = 2 ekivalen = 55,847 gram. Berat 1 ekivalen Fe = ½ 55,847 = 27,923 gram.
2.5.2 Penentuan massa ekivalen dengan metoda oksida metode langsung
Penentuan kadar suatu zat dengan metoda oksida metode langsung lebih dikenal dengan titrasi iodimetri. Titrasi iodimetri merupakan salah satu metode
titrasi yang didasarkan pada reaksi oksidasi reduksi, dengan menggunakan senyawa pereduksi iodium untuk mengoksidasi reduktor-reduktor yang dapat
dioksidasi secara kuantitatif pada titik ekivalennya. Metode titrasi iodimetri mengacu kepada titrasi dengan suatu larutan iod standar.
Iodium merupakan oksidator lemah. Sebaliknya ion iodida merupakan suatu pereaksi reduksi yang cukup kuat. Metode ini lebih banyak digunakan dalam
analisa jika dibandingkan dengan metode lain. Alasan dipilihnya metode ini, karena perbandingan stoikometri yang sederhana pelaksanaannya praktis,
mudah, dan tidak banyak masalah. Dengan kontrol pada titik akhir titrasi jika kelebihan 1 tetes titran. perubahan warna yang terjadi pada larutan akan semakin
jelas dengan penambahan indikator amilumkanji. Dalam titrasi iodimetri, iodin digunakan sebagai agen pengoksidasi, namun dapat dikatakan bahwa hanya
sedikit substansi yang cukup kuat sebagai unsur reduksi yang dititrasi langsung dengan iodin.
3.
Perhitungan Kadar suatu zat
3.1 Kadar zat dalam campuran
Campuran merupakan gabungan dua atau lebih zat tunggal yang tidak saling bereaksi dan masing-masing komponen masih mempertahankan sifat asalnya.
Campuran tidak memiliki komposisi yang tetap, berbeda dengan senyawa. Salah satu cara untuk mengetahui jumlah campuran suatu zat adalah komposisi
penyusunnya atau kadarnya, yaitu bilangan yang menyatakan jumlah zat tersebut dalam sejumlah campuran.
Seringkali kita melihat pada produk minuman terdapat komposisi zat-zat penyusunnya, misalnya 15 vitamin A, 20 vitamin B
3
,10 magnesium, dan 5 kalium. Berdasarkan informasi kompossi zat-zat penyusun suatu bahanproduk,
kita dapat menghitung kadar setiap zat penyusun dalam bahan tersebut. Penentuan kadar zat dalam campuran sangat penting dalam kimia, karena kadar
zat sangat mempengaruhi reaksi kimia yang terjadi.
37 Komposisi zat dalam campuran dinyatakan dalam persen, baik persen massa
maupun persen volume. Komponen yang kadarnya sangat kecil dapat dinyatakan dalam bagian persejuta bpj atau ppm = part per million.
1 Persen Massa Persen massa menyatakan jumlah gram suatu zat dalam 100 gram campuran.
Misalnya: kadar emas 75, berarti dalam campuran tersebut mengandung 75 gram emas dalam setiap 100 gram campuran.
Untuk menyatakan massa, kita dapat menentukannya dengan rumus:
massa = massa zat
massa campuran ×
2 Persen volume Persen volum menyatakan jumlah ml suatu zat dalam 100 ml campuran. Misalnya:
volume cuka dalam air 60, berarti dalam 100 mL larutan terdapat 60 mLcuka. Untuk menyatakan volume, dapat digunakan rumus:
volume = volume zat
volume campuran x 3 Bagian per sejuta bpjppm
Bagian persejuta bpj atau part per milion ppm. Menyatakan jumlah bagian suatu zat dalam sejuta bagian campuran.
Misalnya: kadar polutan dalam sampel udara di Jakarta 22 bpj, berarti dalam 1 juta liter udara di jakarta terdapat 22 liter gas polutan.
Untuk menyatakan kadar yang sangat kecil, kita dapat dapat menggunakan suatu rumus
bpj massa =
p
×
6
bpj
=
4
bpj =
4
ppm , bpj = ppm =
−4
, =
p 6
Contoh: 1 Dalam 100 gram roti terdapat 5 gram gula.
Berapa kadar gula dalam roti tersebut Penyelesaian:
Diket : Massa gula komponen
= 5 gram Massa roti campuran
= 100 gram Ditanya
: kadar gula
38 Jawab
: Kadar gula = 5 x 100 , massa campuran = 5 , 100
2 Berapa mL cuka murni yang terdapat pada 200 mL larutan cuka 25 Penyelesaian:
Diket : Volume campuran larutan cuka = 200 mL
Kadar cuka = 25 Ditanya
: Volume cuka murni… ?
Jawab : Volume cuka murni = Kadar cuka x volume campuran
Volume cuka murni = 25 x 200 mL = 50 mL 3 Dalam suatu daerah kadar gas CO
2
adalah 0,00012 . Tentukan kadar gas tersebut dalam bpj
Penyelesaian: Diket
: Kadar CO
2
= 0,00012 Ditanya
: Kadar CO
2
dalam bpj? Jawab
: 1 = 10.000 bpj Bpj kadar CO
2
= 0,00012 = 0,00012 x 10000 bpj = = 1,2 bpj
3.2 Kadar Air dalam Kristal
Berdasarkan hasil suatu penelitian pengkristalan garam NaCl, diperoleh bahwa tidak semua kristal mengandung air kristal dan memiliki jumlah air kristal yang
sama. Misalnya garam hidrat, garam natrium karbonat Na
2
CO
3
5H
2
O yang memiliki molekul air kristal dalam setiap satuan rumusnya. Garam hidrat adalah
garam yang mengikat air. Air Kristal akan terlepas jika dilarutkan atau dipanaskan, sehingga terlibat dalam reaksi kimia.
Secara umum rumus hidrat dapat ditulis:
Rumus kimia senyawa kristal padat
.
xH
2
O
Jika garam hidrat melepaskan air kristal yang terikat disebut garam anhidrat. Cara mencari jumlah air kristal yang terikat pada garam hidrat adalah dengan
rumus: mol H
2
O X =
mol garam anhidrat
39 Contoh:
Kristal NaCl. xH
2
O dipanasknan hingga semua air kristalnya menguap. Berat kristal sekarang menjadi 44,9 dari berat semula. Berapakah nilai x dan rumus
kimia kristal? Ar Na = 23, C l= 35,5, H = 1, O = 16. Penyelesaian:
Diket: Rumus kimia Kristal = NaCl x.H
2
O Berat akhir Kristal =44,9 dari berat semula
Ditanya: Nilai x dan rumus kimia Kristal Jawab:
Diandaikan berat Kristal = 100 gram Massa kristal = 44,9 x 100 gram = 44,9
Massa air = 100 - 44,9 = 55,1 = 55,1 gram
Perbandingan mol NaCl : H
2
O = 44,9 : 55,1 = 0,77 : 3,06 = 1 : 4 58,5 18
Jadi, nilai x adalah 4 dan rumus kristalnya NaCl
.
4H
2
O
4. Pereaksi Pembatas dalam Reaksi Kimia
Berdasarkan suatu reaksi antara dua zat atau lebih, kemungkinan salah satu zat akan habis terlebih dahulu dan zat tersebut akan membatasi hasil reaksi yang
didapatkan. Pereaksi yang habis terlebih dahulu dalam reaksi dan membatasi hasil reaksi disebut pereaksi pembatas. Dengan kata lain, pereaksi pembatas adalah
pereaksi yang perbandingannya paling kecil. Dalam hitungan kimia, pereaksi pembatas dapat ditentukan dengan cara membagi
semua mol reaktan dengan koefisiennya dan pereaksi yang mempunyai hasil bagi terkecil merupakan pereaksi pembatas.
Contoh: Senyawa H
2
SO
4
massanya 49 gram direaksikan dengan 20 gram NaOH. Berapakah gram Na
2
SO
4
yang dihasilkan, jika Ar H = 1, S = 32, dan O = 16? Penyelesaian:
Diket: Massa H
2
SO
4
= ….gram
Massa NaOH = ….gram
Ditanya: massa Na
2
SO
4
= ….gram Jawab:
Reaksi: H
2
SO
4
+ 2NaOH → Na
2
SO
4
+ 2H
2
O Berat H
2
SO
4
= 49 gram, Mr. H
2
SO
4
= 98
40 Jumlah mol H
2
SO
4
= 49 gram = 0,5 mol
98 grammol Jumlah mol NaOH
4
= 20 gram = 0,5 mol 40 grammol
Jika H
2
SO
4
habis bereaksi, maka membutuhkan NaOH = 2 x 0,5 mol = 1 mol tidakmungkin
Jika NaOH habis bereaksi, maka membutuhkan H
2
SO
4
= 12 x 0,5mol= 0,25 mol Sisa H
2
SO
4
= 0,5 mol - 0,25 mol = 0,25 mol Massa Na
2
SO
4
= 0,2 5 x Mr Na
2
SO
4
= 0,25 x 142 = 35,5 gram Jadi, reaksi pembatasnya adalah NaOH.
D. Aktivitas Pembelajaran
Setelah selesai pembelajaran, Anda hendaknya sering berlatih menyelesaikan masalah yang berhubungan dengan perhitungan konsep mol.
Selain itu Anda perlu melakukan kegiatan percobaan pemisahan zat dalam campuran dan menentukan kadar zat dalam suatu campuran.
Lakukanlah percobaan dengan benar sesuai cara kerja agar hasil yang diperoleh dapat semaksimal mungkin.
E. LatihanTugas
1. Klorin Cl di alam adalah campuran dari 2 isotop, yaitu Cl-35 dan Cl-37 dengan perbandingan 76 Cl-35 dan 24 Cl-37.
Hitunglah massa atom rata-rata dari unsur Cl 2. Diketahui masa atom relatif Ar H=1, C=12, N=14, O=16, Al=27, S=32.
Tentukan massa molekul relatif Mr dari Al
2
SO
4 3
.2H
2
O 3. Hitunglah massa dari
0,05 mol asam sulfat.
4. Hitunglah volume pada STP dari
0,2 mol gas O
2
5. Hitunglah jumlah mol dari
4 gram gas belerang dioksida.
6. Hitunglah jumlah partikel dari
30 gram gas etana.
7. Pada elektrolisis larutan ZnSO
4
terjadi reduksi menurut reaksi: Zn
2+
aq + 2e → Zn s Massa atom relatif Zn adalah 65.
Htunglah massa ekivalen Zn. 8. Sebanyak 30 gram gula pasir dilarutkan dalam 120 gram air.
41 Hitunglah kadar gula pasir dalam campuran.
F. Rangkuman
1. Massa satu atom terlalu kecil untuk digunakan dalam perhitungan, dinyatakan dalam satuan massa atom sma.
Satu sma didefinisikan sebagai
12 1
kali massa sebuah atom
12
C netral. Massa atom relatif Ar adalah satuan massa terkecil suatu unsur atau senyawa yang
dibandingkan dengan
12 1
massa isotop
12
C. Massa rumus molekul Mr merupakan penjumlahan massa atom relatif Ar
dari semua atom yang terdapat dalam rumus molekul suatu zat. 2. Satu mol zat menyatakan jumlah atommolekulion dalam suatu zat. Satu
mol zat sebanding dengan jumlah 6,02.10
23
partikel atau 22,4 liter volume
larutan pada keadaan standar 0
o
C, 1atm. 3. Hubungan mol dengan jumlah partikel, massa, dan volume dapat digambarkan
sebagai berikut :
: ArMr x 6,02. 10
23
x ArMr : 6,02. 10
23
x 22,4 : 22,4
4. Massa ekivalen adalah perbandingan antara Ar atau Mr suatu unsur senyawa
dibagi dengan jumlah elektron yang diterima atau dilepaskan oleh setiap mol unsur atau senyawa tersebut. Massa gram ekivalen grek adalah
perbandingan antara massa zat dalam kimia biasanya dinyatakan dalam gram dibagi dengan massa ekivalen zat itu.
5. Penentuan kadar suatu zat dengan metoda oksida metode langsung lebih dikenal dengan titrasi iodimetri. Titrasi iodimetri merupakan salah satu metode
titrasi yang didasarkan pada reaksi oksidasi reduksi, dengan menggunakan
Massa
Mol
Volume STP Jumlah
Partikel
42 senyawa pereduksi iodium untuk mengoksidasi reduktor-reduktor yang dapat
dioksidasi secara kuantitatif pada titik ekivalennya. 6. Salah satu cara untuk mengetahui jumlah campuran suatu zat adalah
komposisi penyusunnya atau kadarnya yaitu bilangan yang menyatakan jumlah zat tersebut dalam sejumlah campuran.
7. Kadar zat dalam campuran dinyatakan dalam persen, baik persen massa, persen volume maupun bagian persejuta bpj atau ppm = part per million.
8. Pereaksi pembatas adalah pereaksi yang perbandingannya paling kecil zat habis terlebih dahulu dalam reaksi dan membatasi hasil reaksi.
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut
Setelah Anda mengerjakan soal latihan sebagai penguji sejauh mana Anda memahami kegiatan pembelajaran 2, cocokkan jawaban Anda dengan kunci
jawaban yang ada di bagian akhir kegiatan ini. Ukurlah tingkat penguasaan materi kegiatan pembelajaran 2 dengan rumus sebagai berikut :
Tingkat penguasaan = skor perolehan : skor total x 100
Arti tingkat penguasaan yang diperoleh adalah : Baik sekali = 90
– 100 Baik = 80
– 89 Cukup = 70
– 79 Kurang = 0
– 69 Bila tingkat penguasan mencapai 80 ke atas, silahkan melanjutkan ke kegiatan
pembelajaran 3. Namun bila tingkat penguasaan masih di bawah 80 harus mengulangi Kegiatan Pembelajaran 2 terutama pada bagian yang belum dikuasai.
43
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: HUKUM-HUKUM DASAR KIMIA
A. Tujuan
Setelah menelaah kegiatan pembelajaran 2 ini, pembaca diharapkan dapat; 1. Menjelaskan tentang hukum-hukum dasar kimia
2. Menerapkan hukum-hukum dasar kimia
B. Indikator Pencapaian Kompetensi
1. Menjelaskan konsephukumteori yang terkait dengan hukum dasar kimia. 2. Menjelaskan hukum-hukum dasar kimia.
3. Menerapkan hukum-hukum dasar kimia dalam perhitungan. 4. Menghitung volume zat yang dihasilkan dari suatu reaksi.
5. Menggunakan alat peraga, alat hitung, dan piranti lunak komputer untuk meningkatkan pembelajaran kimia dengan terampil.
C. Uraian Materi
Dalam aplikasi kimia, hukum dasar kimia adalah hukum yang menjelaskan tentang dasar-dasar perhitungan kimia, karena dalam setiap reaksi kimia yang kita buat
perhitungannya berdasarkan atas hukum-hukum dasar kimia. Hukum-hukum dasar ilmu kimia sangat penting di laboratorium, di pabrik, tetapi juga tidak jarang
di rumah dan untuk kebutuhan-kebutuhan lain. Berikut disajikan 5 ilmuwan yang mengemukkan tentang hukum dasar kimia:
44
1. Hukum Kekekalan Massa Hukum Lavoiser
Hukum kekekalan massa dikemukakan oleh Antoine Laurent Lavoiser 1785 menemukan fakta bahwa “Pada reaksi kimia tidak terjadi perubahan massa zat,
massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama dan selalu tetap ”. Perubahan
materi pada umumnya berlangsung dalam wadah terbuka. Jika hasil reaksi ada yang berupa gas seperti pembakaran kertas maka zat yang tertinggal menjadi
lebih kecil dari massa semula dan begitu pula sebaliknya. Perhatikan tabel pengamatan dibawah ini
Data percobaan reaksi antara besi dan sulfur menghasilkan besi II sulfida:
Tabel 3. 1 Data percobaan reaksi besi dan sulfur
Massa Zat yang bereaksi gram Massa Zat Besi II Sulfida
gram Massa Besi
Massa Sulfur
14 8
22 28
16 44
42 24
66 56
32 88
Antoine Lavoisier Hukum Kekekalan Massa
Joseph Louis Proust Hukum Perbandingan Tetap
Gay Lussac Hukum Perbandingan
Volume
Avogadro Hipotesis Avogadro
HUKUM-HUKUM DASAR KIMIA
Dalton Hukum Perbandingan Berganda